專利名稱：一種用于微小沖量測試的電磁力校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星用微小推力器測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于微小沖量測試的 電磁力校準(zhǔn)裝置。
背景技術(shù)：
脈沖等離子體推力器(PPT)具有比沖高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、能夠精確產(chǎn)生微小控 制力等優(yōu)點(diǎn)，被用以微小衛(wèi)星軌道控制、星座編隊(duì)飛行等任務(wù)。PPT的研究和應(yīng)用都離不開 對其產(chǎn)生的微小沖量的精確測量。PPT產(chǎn)生的沖量非常小。PPT微小沖量的測量需要一種方便操作，可以作為標(biāo)準(zhǔn)的 校準(zhǔn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于微小沖量測試的電磁力校準(zhǔn)裝置，用來校準(zhǔn)微小 沖量，包括永磁機(jī)構(gòu)與線圈。永磁機(jī)構(gòu)包括左磁體、第一寬聯(lián)接環(huán)、第一窄聯(lián)接環(huán)、中磁體、 第二寬聯(lián)接環(huán)、第二窄聯(lián)接環(huán)和右磁體。其中，第一窄聯(lián)接環(huán)與第二窄聯(lián)接環(huán)結(jié)構(gòu)相同，為內(nèi)徑44mm、外徑60mm、長度2mm 的圓環(huán)；第一寬聯(lián)接環(huán)與第二寬聯(lián)接環(huán)結(jié)構(gòu)相同，為內(nèi)徑40mm，外徑50mm，長度12mm的圓 環(huán)，第一寬聯(lián)接環(huán)的右端與第一窄聯(lián)接環(huán)固連，第二寬聯(lián)接環(huán)的左端與第二窄聯(lián)接環(huán)固連。 第一窄聯(lián)接環(huán)的右端面與第二窄聯(lián)接環(huán)的左端面間磁性連接有中磁體，中磁體具有軸向的 磁場，且與第一窄聯(lián)接環(huán)相連的一端為N極，與第二窄聯(lián)接環(huán)相連的一端為S極；第一寬聯(lián) 接環(huán)與第二寬聯(lián)接環(huán)的周向上分別磁性連接有左磁體與右磁體，左磁體與右磁體具有徑向 的磁場，且左磁體徑向外端為N極，內(nèi)端為S極；右磁體徑向外端為S極，內(nèi)端為N極；所述中磁體由6個(gè)小磁鐵組A構(gòu)成，每個(gè)小磁鐵組A由4塊小磁鐵疊加而成；每塊 小磁鐵擁有軸向的磁化方向；6個(gè)小磁鐵組A均勻磁性連接在第一窄聯(lián)接環(huán)的端面與第二 窄聯(lián)接環(huán)的端面間周向的位置。所述所述左磁體與右磁體各由12個(gè)小磁鐵組B構(gòu)成，分別 均勻磁性連接在第一寬聯(lián)接環(huán)與第二寬聯(lián)接環(huán)周向外側(cè)壁上，每個(gè)小磁鐵組B由3塊小磁 鐵疊加而成；中磁體的橫截面兩端結(jié)構(gòu)相互對稱。所述小磁鐵為IOmmX 6mmX 2mm的釹鐵硼小磁鐵，且小磁鐵組A中IOmm的邊與第
一窄聯(lián)接環(huán)、第二窄聯(lián)接環(huán)的內(nèi)徑圓相切線圈具有鋁制的骨架，且骨架外徑為12mm，內(nèi)部開有螺紋孔，方便與外部連接。骨 架外纏繞有600匝直徑為0. 37mm的漆包線，骨架兩端有防止漆包線脫落的凸起，且骨架的 端面直徑小于永磁機(jī)構(gòu)的內(nèi)徑；線圈中可以通過可調(diào)節(jié)的電流，通過將線圈穿入到永磁機(jī) 構(gòu)的內(nèi)徑中，使線圈上的電流與永磁機(jī)構(gòu)內(nèi)部磁場共同作用，產(chǎn)生校準(zhǔn)力(電磁力)；通過 調(diào)節(jié)線圈中的電流來調(diào)整電磁力校準(zhǔn)裝置產(chǎn)生的校準(zhǔn)力的大小，在上述過程中線圈與永磁 機(jī)構(gòu)不直接接觸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
(1)本發(fā)明電磁力校準(zhǔn)裝置中永磁機(jī)構(gòu)內(nèi)部具有大范圍的均勻磁場；(2)本發(fā)明電磁力校準(zhǔn)裝置中作為校準(zhǔn)力的電磁力能夠方便地調(diào)節(jié)。


圖1為本發(fā)明電磁力校準(zhǔn)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為電磁力校準(zhǔn)裝置中永磁機(jī)構(gòu)的爆炸圖；圖3為線圈中電流與校準(zhǔn)裝置產(chǎn)生的校準(zhǔn)力之間的關(guān)系曲線。圖中1.永磁機(jī)構(gòu)2.線圈3、小磁鐵101.左磁體102.第一寬聯(lián)接環(huán)103.第一窄聯(lián)接環(huán)104.中磁體 105.第二寬聯(lián)接環(huán)106.第二窄聯(lián)接環(huán)107.右磁體104a-小磁鐵組A IOla-小磁鐵組B201-線圈骨架 202-漆包線
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明一種用于微小沖量測試的電磁力校準(zhǔn)裝置由永磁機(jī)構(gòu)1 和線圈2組成。永磁機(jī)構(gòu)1具有均勻的內(nèi)部磁場，因此永磁機(jī)構(gòu)1設(shè)計(jì)為由左磁體101、第 一寬聯(lián)接環(huán)102、第一窄聯(lián)接環(huán)103、中磁體104、第二寬聯(lián)接環(huán)105、第二窄聯(lián)接環(huán)106、右磁 體107組成的結(jié)構(gòu)。其中，第一窄聯(lián)接環(huán)103與第二窄聯(lián)接環(huán)106結(jié)構(gòu)相同，為內(nèi)徑44mm、外徑60mm、 長度2mm的圓環(huán)。第一寬聯(lián)接環(huán)102與第二寬聯(lián)接環(huán)105結(jié)構(gòu)相同，為內(nèi)徑40mm，外徑50mm， 長度12mm的圓環(huán)。第一窄聯(lián)接環(huán)103的端面與第二窄聯(lián)接環(huán)106的端面間磁性連接有中 磁體104。所述中磁體104由6個(gè)小磁鐵組A104a構(gòu)成，每個(gè)小磁鐵組A104a由4塊小磁鐵 3疊加而成；每塊小磁鐵3具有軸向的磁化方向。6個(gè)小磁鐵組A104a均勻磁性連接在第一 窄聯(lián)接環(huán)103的端面與第二窄聯(lián)接環(huán)106的端面間周向的位置。中磁體104具有軸向的磁 場，且與第一窄聯(lián)接環(huán)103相連的一端為N極，與第二窄聯(lián)接環(huán)106相連的一端為S極。第一寬聯(lián)接環(huán)102與第二寬聯(lián)接環(huán)105的周向上分別磁性連接有左磁體101與右 磁體107。所述左磁體101與右磁體107分別由12個(gè)小磁鐵組BlOla構(gòu)成，每個(gè)小磁鐵組 BlOla由3塊小磁鐵3徑向疊加而成，每塊小磁鐵3擁有徑向的磁化方向。在第一寬聯(lián)接環(huán) 102與第二寬聯(lián)接環(huán)105的外壁周向分別均勻布置有12個(gè)深3mm，長10mm，寬6mm的凹槽， 用于安放構(gòu)成左磁體101與右磁體107的小磁鐵組BlOla。第一寬聯(lián)接環(huán)上與第一窄聯(lián)接 環(huán)固連的位置具有周向向內(nèi)的凹進(jìn)，第二寬聯(lián)接環(huán)上與第二窄聯(lián)接環(huán)固連的位置具有周向 向內(nèi)的凹進(jìn)凹進(jìn)處為3mm深，2mm長，用于安裝定位第一窄聯(lián)接環(huán)103，并通過左磁體101與 右磁體107的磁力分別將第一寬聯(lián)接環(huán)102、第二寬聯(lián)接環(huán)105與第一窄聯(lián)接環(huán)103、第二 窄聯(lián)接環(huán)106磁性相連。左磁體101與右磁體107具有徑向的磁場，且左磁體101徑向外 端為N極，內(nèi)端為S極；右磁體107徑向外端為S極，內(nèi)端為N極。上述小磁鐵3為IOmmX 6mmX 2mm的釹鐵硼小磁鐵，且小磁鐵組AlOla中IOmm的 邊分別與第一窄聯(lián)接環(huán)103和第二窄連接環(huán)106的內(nèi)徑圓相切。中磁體104的徑向中截面 兩端結(jié)構(gòu)相互對稱。通過上述連接可以得到一個(gè)內(nèi)部具有均勻磁場的永磁機(jī)構(gòu)1。
線圈2具有鋁制的骨架201，且骨架201外徑為12mm，內(nèi)部開有螺紋孔，方便與外 部連接。骨架201外纏繞有600匝直徑為0. 37mm的漆包線202，骨架201兩端有防止漆包 線202脫落的周向凸起，且骨架201的端面直徑小于永磁機(jī)構(gòu)1的內(nèi)徑；線圈2中可以通過 可調(diào)節(jié)的電流，通過將線圈2穿入到永磁機(jī)構(gòu)1的內(nèi)徑中，使線圈2上的電流與永磁機(jī)構(gòu)1 內(nèi)部磁場共同作用，產(chǎn)生校準(zhǔn)力(電磁力)；通過調(diào)節(jié)線圈2中的電流來調(diào)整電磁力校準(zhǔn)裝 置產(chǎn)生的校準(zhǔn)力的大小，在上述過程中線圈2與永磁機(jī)構(gòu)1不直接接觸。如圖3所示，圖中橫坐標(biāo)表示線圈2中通過的電流，縱坐標(biāo)表示校準(zhǔn)裝置產(chǎn)生的校 準(zhǔn)力(電磁力)，不同形狀的圖標(biāo)表示的是線圈2插入到永磁機(jī)構(gòu)1中的軸向距離，由此可 以看出校準(zhǔn)力不會因?yàn)榫€圈2插入到永磁機(jī)構(gòu)1中的軸向距離改變而改變，從而說明永磁 機(jī)構(gòu)1具有穩(wěn)定的磁場。且校準(zhǔn)力與線圈2電流成線性關(guān)系。
權(quán)利要求
一種用于微小沖量測試的電磁力校準(zhǔn)裝置，其特征在于包括永磁機(jī)構(gòu)與線圈；所述的永磁機(jī)構(gòu)包括左磁體、第一寬聯(lián)接環(huán)、第一窄聯(lián)接環(huán)、中磁體、第二寬聯(lián)接環(huán)、第二窄聯(lián)接環(huán)和右磁體；其中，第一窄聯(lián)接環(huán)與第二窄聯(lián)接環(huán)結(jié)構(gòu)相同，為內(nèi)徑44mm、外徑60mm、長度2mm的圓環(huán)；第一寬聯(lián)接環(huán)與第二寬聯(lián)接環(huán)結(jié)構(gòu)相同，為內(nèi)徑40mm，外徑50mm，長度12mm的圓環(huán)，第一寬聯(lián)接環(huán)的右端與第一窄聯(lián)接環(huán)固連，第二寬聯(lián)接環(huán)的左端與第二窄聯(lián)接環(huán)固連；第一窄聯(lián)接環(huán)的右端面與第二窄聯(lián)接環(huán)的左端面間磁性連接有中磁體，中磁體具有軸向的磁場，且與第一窄聯(lián)接環(huán)相連的一端為N極，與第二窄聯(lián)接環(huán)相連的一端為S極；第一寬聯(lián)接環(huán)與第二寬聯(lián)接環(huán)的周向上分別磁性連接有左磁體與右磁體，左磁體與右磁體具有徑向的磁場，且左磁體徑向外端為N極，內(nèi)端為S極；右磁體徑向外端為S極，內(nèi)端為N極；所述中磁體由6個(gè)小磁鐵組A構(gòu)成，每個(gè)小磁鐵組A由4塊小磁鐵疊加而成；每塊小磁鐵擁有軸向的磁化方向；6個(gè)小磁鐵組A均勻磁性連接在第一窄聯(lián)接環(huán)的端面與第二窄聯(lián)接環(huán)的端面間周向的位置；所述左磁體與右磁體各由12個(gè)小磁鐵組B構(gòu)成，分別均勻磁性連接在第一寬聯(lián)接環(huán)與第二寬聯(lián)接環(huán)周向外側(cè)壁上，每個(gè)小磁鐵組B由3塊小磁鐵疊加而成；所述小磁鐵為10mm×6mm×2mm的釹鐵硼小磁鐵，且小磁鐵組A中10mm的邊與第一窄聯(lián)接環(huán)和第二窄連接環(huán)的內(nèi)徑圓相切；所述的線圈包括骨架與漆包線，骨架上纏繞有漆包線，骨架的端面直徑小于永磁機(jī)構(gòu)的內(nèi)徑，線圈進(jìn)入到永磁機(jī)構(gòu)內(nèi)徑中，使線圈上的電流與永磁機(jī)構(gòu)內(nèi)部磁場共同作用，產(chǎn)生校準(zhǔn)力。
2.如權(quán)利要求1所述一種用于微小沖量測試的電磁力校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述第 一寬聯(lián)接環(huán)與第二寬聯(lián)接環(huán)的周向外側(cè)壁上分別均勻開有12個(gè)凹槽，分別用來對12個(gè)小 磁鐵組B周向定位；所述的第一寬聯(lián)接環(huán)上的凹槽與第二寬聯(lián)接環(huán)的凹槽一一對應(yīng)，并且 相對應(yīng)兩個(gè)凹槽的中心連線平行于軸線。
3.如權(quán)利要求2所述一種微小沖量測試使用的電磁力校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述凹 槽的尺寸為深3mm、長10mm、寬6mm。
4.如權(quán)利要求1所述一種用于微小沖量測試的電磁力校準(zhǔn)裝置，其特征在于第一寬 聯(lián)接環(huán)上與第一窄聯(lián)接環(huán)固連的位置具有周向向內(nèi)的凹進(jìn)，第二寬聯(lián)接環(huán)上與第二窄聯(lián)接 環(huán)固連的位置具有周向向內(nèi)的凹進(jìn)。
5.如權(quán)利要求4所述一種微小沖量測試使用的電磁力校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述凹 進(jìn)處深3mm，長2mm。
6.如權(quán)利要求1所述一種用于微小沖量測試的電磁力校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述骨 架兩端具有周向凸起。
7.如權(quán)利要求1所述一種用于微小沖量測試的電磁力校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述骨 架外徑為12mm，且內(nèi)部開有螺紋孔。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于微小沖量測試的電磁力校準(zhǔn)裝置，包括永磁機(jī)構(gòu)與線圈。其中，永磁機(jī)構(gòu)中的中磁體的橫截面兩端結(jié)構(gòu)相互對稱，分別通過中磁體依次連接有第一窄聯(lián)接環(huán)、第一寬聯(lián)接環(huán)、左磁體與第二窄聯(lián)接環(huán)、第二寬聯(lián)接環(huán)、右磁體，并且通過對中磁體、左磁體與右磁體的特定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及對第一窄連接環(huán)、第二窄聯(lián)接環(huán)、第一寬聯(lián)接環(huán)、第二寬聯(lián)接環(huán)的尺寸限定，最終使永磁機(jī)構(gòu)內(nèi)部存在均勻的磁場。由此通過向線圈中通入可調(diào)節(jié)的電流，將線圈穿入到永磁機(jī)構(gòu)的內(nèi)徑中，使線圈上的電流與永磁機(jī)構(gòu)內(nèi)部磁場共同作用，產(chǎn)生校準(zhǔn)力。通過調(diào)節(jié)線圈中的電流來調(diào)整電磁力校準(zhǔn)裝置產(chǎn)生的校準(zhǔn)力的大小。
文檔編號G01L25/00GK101979978SQ20101054736
公開日2011年2月23日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者劉暢, 施陳波, 湯海濱 申請人:北京航空航天大學(xué)